一种液压控制阀组及破拆开孔一体属具

技术领域

本发明涉及工程机械液压控制领域，尤其涉及一种液压控制阀组及破拆开孔一体属具。

背景技术

我国属于地震多发国家，现今楼房多为高度大、多楼层的钢筋混凝土建筑，因此，在大型城市地震灾害救援过程中，地震废墟常常是大量的横梁、预制板相互叠压在一起。目前在救援过程中面对大型障碍物主要以破拆、移除等方式进行救援，因现场情况复杂，在埋压人员位置不明情况下，对大型障碍物破拆、移除时存在二次塌方或掉落物坠落造成被困人员二次伤害的风险。所以，基于地震救援的作业环境，有必要设计一种既具备快速破拆功能，又具备不破坏作业现场主体结构可实现快速开孔的多功能属具及其控制系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种液压控制阀组及一种多功能属具。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种液压控制阀组，包括阀体、O型中位三位四通换向阀、两位四通换向阀、Y型中位三位四通换向阀，所述O型中位三位四通换向阀、两位四通换向阀、Y型中位三位四通换向阀均设置在所述阀体上；

所述阀体内设有供油总管和回油总管，所述阀体上设有和供油总管连通的供油接头、和回油总管连通的回油接头；

所述供油总管分别与所述O型中位三位四通换向阀、两位四通换向阀、Y型中位三位四通换向阀的供油口连通；

所述回油总管分别与所述O型中位三位四通换向阀、两位四通换向阀、Y型中位三位四通换向阀的回油口连通；

所述O型中位三位四通换向阀、两位四通换向阀、Y型中位三位四通换向阀分别设有第一工作油口和第二工作油口。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

大大节省了管路的使用，减少了接口数量，降低了设备发生故障的概率。可以同时支持三个执行机构，而无需对主油路进行改造。

进一步地，所述阀体上还设有减压阀，所述减压阀与主供油管连通。

有效控制油路油压，避免系统过载损坏马达。

进一步地，所述阀体上还设有测压接口，便于随时监测管路油压，保证油路系统的稳定。

一种破拆开孔一体属具，包括连接箱体、破碎器、摆动油缸和掘进器，所述破碎器、摆动油缸固定在所述连接箱体上，所述掘进器设置在所述摆动油缸上，所述掘进器内设有液压马达；所述连接箱体内设有如上所述的液压控制阀组；

所述O型中位三位四通换向阀的第一工作油口与第二工作油口分别连通至摆动油缸的第一压力腔和第二压力腔；所述两位四通换向阀的第一工作油口与第二工作油口分别连通至破碎器的供油端和回油端；所述Y型中位三位四通换向阀的第一工作油口与第二工作油口分别连通至掘进器的液压马达的供油端和回油端。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

此属具集破拆、开孔功能于一体，在救援过程中，如被困人员远离障碍物时，可利用破拆功能快速破拆，提高救援效率。如被困人员靠近障碍物时，可利用开孔功能具有低振动、低噪音、破坏性小，切削下来的物质粒径小且均匀的特点快速开孔，可有效减少救援过程中对被困人员的二次伤害。Y型中位三位四通换向阀，用于控制掘进器油路通断及换向，Y型中位换向阀回到中位时，进油中断，回油腔保持畅通，回转马达处于浮动状态不承受制动载荷，有利于保护马达不受损坏；O型中位三位四通换向阀，用于控制掘进器摆动动作油路通断及换向，该换向阀回到中位时，油路会立刻中断，油缸摆动动作停止，提高了作业安全保障。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

优选地，所述连接箱上设有第一限位结构，用于限制掘进器工作时旋转的角度。

采用上述进一步方案的有益效果是防止过度旋转造成设备故障。

优选地，所述破碎器上设有第二限位结构，用于限制掘进器收起时旋转的角度。

采用上述进一步方案的有益效果是防止过度旋转造成设备故障。

优选地，所述摆动油缸包括摆动缸体、设置于摆动缸体内的空心活塞及旋转输出轴，所述旋转输出轴位于缸体内的一端固定连接有斜齿轮，所述活塞的空腔内壁上设有斜齿槽，所述斜齿轮与所述斜齿槽适配；所述掘进器与所述旋转输出轴固定链接。

采用上述进一步方案的有益效果是体积小，扭矩大，摆动精度高，能适应恶劣的工作环境。

优选地，所述破碎器包括主阀、蓄能器、冲击活塞、氮气室及钎杆，液压油驱动冲击活塞往复运动，冲击活塞冲程时对钎杆进行高速冲击从而产生破碎力。

采用上述进一步方案的有益效果是可快速破碎混凝土、石块等物体，显著提升救援工作效率。

优选地，所述掘进器包括掘进缸体、液压马达、行星轮减速机、主输出轴、第二锁紧销、掘进头以及截齿。

采用上述进一步方案的有益效果是低振动、低噪音、破坏性小，切削下来的物质粒径小且均匀等特点，可有效减少救援工作中产生的噪音及振动，减少救援过程中切削下来的物质对被困人员的二次伤害，保护被困人员及施救人员安全。

进一步地，所述掘进头通过1个锁紧销轴连接在主输出轴上。

只需要拆卸一个锁紧螺母即可将掘进头拆下，可根据救援现场需要快速更换其它类型的掘进头，以提高救援工作效率。

附图说明

图1为本发明的破拆开孔一体属具的结构示意图；

图2为本发明的破拆开孔一体属具中掘进器的剖视图；

图3为本发明的破拆开孔一体属具中破碎器的剖视图；

图4为本发明的破拆开孔一体属具掘进器与破碎器第二位置示意图；

图5为实施例中油路快换部第一视角结构示意图；

图6为实施例中油路快换部第二视角结构示意图；

图7为实施例中挖掘机属具连接端示意图；

图8为实施例中油路快换部与挖掘机属具连接端连接后示意图；

图9为本发明的液压控制阀组结构示意图；

图10为本发明的液压控制阀组控制本发明的破拆开孔一体属具液压原理图；

图11为本发明实施例中摆动油缸剖视图。

在附图中，各标号所表示的部件名称列表如下：

1、油路快换部；

1.1、连接座；1.2、阀块B；1.2.1、快插公接头；

1.3、快换油缸；1.4、第一锁紧销；1.5、阀块A；1.5.1、快插母接头；

2、液压控制阀组；

2.1、阀体；2.2、O型中位三位四通换向阀；2.3、两位四通换向阀；

2.4、Y型中位三位四通换向阀；P、供油接头；T、回油接头；2.7、减压阀；2.8、测压接口；

3、连接箱体；

3.1、第一限位结构；

4、破碎器；

4.1、第二限位结构；4.2、主阀；4.3、蓄能器；4.4、冲击活塞；4.5、氮气室；4.6、钎杆；4.7、高低压转换腔；4.8、上部承压面；4.9、下部承压面；4.10、常高压腔

5、摆动油缸；

5.1、摆动缸体；5.2、空心活塞；5.3、旋转输出轴；

6、掘进器；

6.1、掘进缸体；6.2、液压马达；6.3、行星轮减速机；6.4、主输出轴；

6.5、第二锁紧销；6.6、掘进头；6.7、截齿。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1：

请参考图9所示，一种液压控制阀组2，包括阀体2.1、O型中位三位四通换向阀2.2、两位四通换向阀2.3、Y型中位三位四通换向阀2.4，所述O型中位三位四通换向阀2.2、两位四通换向阀2.3、Y型中位三位四通换向阀2.4均设置在所述阀体2.1上；

请参考图10所示，所述阀体2.1内设有供油总管和回油总管，所述阀体2.1上设有和供油总管连通的供油接头P、和回油总管连通的回油接头T；

所述供油总管分别与所述O型中位三位四通换向阀2.2、两位四通换向阀2.3、Y型中位三位四通换向阀2.4的供油口连通；

所述回油总管分别与所述O型中位三位四通换向阀2.2、两位四通换向阀2.3、Y型中位三位四通换向阀2.4的回油口连通；

所述O型中位三位四通换向阀2.2设有第一工作油口P3和第二工作油口P4、两位四通换向阀2.3设有第一工作油口P2和第二工作油口T2、Y型中位三位四通换向阀2.4设有第一工作油口P1和第二工作油口T1。

所述阀体2.1上还设有减压阀2.7，所述减压阀2.7与主供油管连通；

所述阀体2.1上还设有测压接口2.8，便于随时监测管路油压，保证油路系统的稳定。

实施例2：

如图1所示，一种破拆开孔一体属具，包括连接箱体3、破碎器4、摆动油缸5和掘进器6，所述破碎器4、摆动油缸5固定在所述连接箱体3上，所述掘进器6设置在所述摆动油缸5上，所述掘进器6内设有液压马达6.2；所述连接箱体3内设有如实施例1所述的液压控制阀组；

所述O型中位三位四通换向阀的第一工作油口与第二工作油口分别连通至摆动油缸5的第一压力腔和第二压力腔；所述两位四通换向阀的第一工作油口与第二工作油口分别连通至破碎器4的供油端和回油端；所述Y型中位三位四通换向阀的第一工作油口与第二工作油口分别连通至掘进器6的液压马达6.2的供油端和回油端。

所述连接箱上设有第一限位结构3.1，用于限制掘进器6工作时旋转的角度。

所述破碎器4上设有第二限位结构4.1，用于限制掘进器6收起时旋转的角度。

如图11所示，所述摆动油缸5包括摆动缸体5.1、设置于摆动缸体5.1内的空心活塞5.2及旋转输出轴5.3，所述旋转输出轴5.3位于缸体内的一端固定连接有斜齿轮，所述空心活塞的空腔内壁上设有斜齿槽，所述斜齿轮与所述斜齿槽适配；所述掘进器6与所述旋转输出轴5.3固定链接。

如图3所示，所述破碎器4包括主阀4.2、蓄能器4.3、冲击活塞4.4、氮气室4.5及钎杆4.6，液压油驱动冲击活塞4.4往复运动，冲击活塞4.4冲程时对钎杆4.6进行高速冲击从而产生破碎力。

如图2所示，所述掘进器6包括掘进缸体6.1、液压马达6.2、行星轮减速机6.3、主输出轴6.4、第二锁紧销6.5、掘进头6.6以及截齿6.7。

所述掘进头6.6通过1个锁紧销轴连接在主输出轴6.4上。

实施例3：

以下结合挖掘机对本发明进行描述。

挖掘机属具一般是通过一油路快换部1与挖掘机快速连接。

如图5、6所示，属具上一般设有连接座1.1、阀块B1.2、快插公接头1.2.1。挖掘机属具连接端则如图7所示，设有快换油缸1.3、阀块A1.5，工作时，挖机主油泵提供的液压油推动油路快换油缸1.3伸缩，推动第一锁紧销1.4向前推进，进而卡住连接座1.1的焊接销轴，实现属具与挖机的结构锁紧，如图8所示。

快换油缸1.3推进的同时还实现了挖机油路与属具油路的接驳，具体地：快换油缸1.3同时会推动阀块A1.5向前移动，使得设置在阀块A1.5上的快插母接头1.5.1与设置在阀块B1.2上的快插公接头1.2.1对接，实现挖机主油路与属具油路的接驳，整个接驳时间大约1-4s，该油路切换系统不仅耗时短、效率高，而且密封可靠、油路系统稳定。

该部分连接座1.1下端与连接箱体3连接；快插公接头1.2.1安装于阀块B1.2上，阀块B1.2固定于连接座1.1上。

如图9、图10所示，所述液压控制阀组2包括阀体2.1、O型中位三位四通换向阀2.2、两位四通换向阀2.3、Y型中位三位四通换向阀2.4，本发明设计的阀体2.1使两路油路分为六路，大大节省了管路的使用，并且设置减压阀2.7，有效控制油路油压，避免系统过载损坏马达，此外还设置了测压接口2.8，

阀体2.1分出的6路油路，

其中2路经过O型中位三位四通换向阀2.2，用于控制掘进器6摆动动作油路通断及换向，该换向阀回到中位时，油路会立刻中断，油缸摆动动作停止，提高了作业安全保障；

另2路经过两位四通换向阀2.3，用于控制破碎动作油路通断；

最后2路经过Y型中位三位四通换向阀2.4，用于控制掘进器6油路通断及换向，Y型中位换向阀回到中位时，进油中断，回油腔保持畅通，回转马达处于浮动状态不承受制动载荷，有利于保护马达不受损坏。该控制系统电磁换向阀安装于阀体2.1上，阀体2.1固定于连接箱体3内部。

连接箱体3由固定板、围板、上板、筋板组成，总体呈箱式结构，具有结构紧凑、质量轻、强度高等特点；所述连接箱上设有第一限位结构3.1，用于限制掘进器6工作时旋转的角度。

破碎器4主要由主阀4.2、蓄能器4.3、冲击活塞4.4、氮气室4.5及钎杆4.6组成，其中钎杆4.6由特殊材料经过特殊加工工艺制成，具有高强度、高耐磨性，工作时通过液压油驱动冲击活塞4.4往复运动，冲击活塞4.4冲程时对钎杆4.6进行高速冲击从而产生破碎力，可快速破碎混凝土、石块等物体，显著提升救援工作效率；所述破碎器4上设有第二限位结构4.1，用于限制掘进器6收起时旋转的角度。

摆动油缸5内部采用组合螺旋齿结构，整体具有体积小，输出扭矩大，摆动精度高等特点，如图4所示，掘进器6通过摆动油缸5与连接座1.1连接，可实现与破碎器4间0°～90°夹角范围内摆动并保持位置，破碎器4工作时掘进器6收起，与破碎钎杆4.6夹角成0°，整机结构紧凑，可更好的承载冲击；开孔使用时，可调整掘进头6.6展开角度，最大与破碎钎杆4.6保持90°夹角，保证在复杂的现场救援情况下完成开孔任务；

开孔功能的实现是由掘进器6完成，其主要由掘进缸体6.1、液压马达6.2、行星轮减速机6.3、主输出轴6.4、第二锁紧销6.5、掘进头6.6以及截齿6.7组成，其中行星轮减速机6.3具有体积小、高刚性、高精度传动效率高等特点，保证属具高强度作业时的安全性、稳定性。在进行开孔救援时，液压马达6.2输出的扭矩经行星轮减速机6.3放大后，作用在截齿6.7端，从而提高截齿6.7切削力，保证掘进头6.6快速完成开孔，掘进器6具有低振动、低噪音、破坏性小，切削下来的物质粒径小且均匀等特点，可有效减少救援工作中产生的噪音及振动，减少救援过程中切削下来的物质对被困人员的二次伤害，保护被困人员及施救人员安全。而且掘进头6.6通过第二锁紧销6.5连接在主输出轴6.4上，只需拆卸一个锁紧螺母即可将掘进头6.6拆下，可根据救援现场需要快速更换其它类型的掘进头6.6，以提高救援工作效率。

工作原理：如图所示，本发明通过开发一种控制系统，将控制阀块与两个三位四通电磁换向阀和一个两位四通电磁换向阀结合，实现油路的切换，大大简化了油路系统及管路的使用。

挖机工作时，油路快换部1快速完成油路接驳和机械连接，与此同时挖机电路与电磁阀电路完成对接，挖机与属具对接成功。

挖机主泵供给的液压油经油路快换进入液压控制阀组2后分成六路，

其中两路液压油用于驱动破碎器4，实现冲击破碎动作，该部分使用单向油路，所以采用两位四通电磁换向阀。

另外两路用于驱动液压马达6.2，实现掘进头6.6旋转切削动作，该回转部分采用Y型中位换向阀，在切断进油通道时，可使马达平稳的停止转动，避免损坏马达。

最后两路液压油用于驱动摆动油缸5，掘进头6.6可以实现0°～90°摆动动作，控制摆动动作的换向阀采用O型中位控制，在切断进油油路时，可迅速制动，这种控制方式在保证摆动动作平稳性的同时，提高了安全保障性。

该液压控制阀组2在不增加主机油路的情况下实现了救援属具的多功能性，大大简化了管路，操作更加方便快捷。

破碎功能：

冲击活塞4.4具有上部承压面4.8和下部承压面4.9，上部承压面4.8和下部承压面4.9面积不同，面积差上产生的压力差，实现冲击活塞4.4的运动。

起始阶段：上部高低压转换腔4.7接回油，处于低压状态。冲击活塞4.4在下部常高压腔4.10压力作用下开始向上运动。

上升蓄压阶段：冲击活塞4.4在下部高压的作用下继续上升，同时蓄能器4.3开始蓄压由于冲击活塞4.4上升，后氮气室4.5受挤压，氮气室4.5压力升高，储备能量。

上止点：冲击活塞4.4继续上升，到达上止点时，缸体信号通道接通高压，主阀4.2中滑阀在高压作用下上升，将缸体中冲击活塞4.4上部高低压转化腔接通高压，由于冲击活塞4.4上部承压面积大于下部，冲击活塞4.4开始向下运动。

下降冲击阶段：冲击活塞4.4开始下降冲击，同时蓄能器4.3开始释放压力以保证冲击活塞4.4上腔液压油流量充足，冲击活塞4.4在液压力及上部氮气室4.5压力的共同作用下向下冲击。

下止点：冲击活塞4.4继续冲击，直到碰撞钎杆4.6，同时信号通道接通回油，滑阀下部接通低压，滑阀在上部高压的作用下向下运动，冲击活塞4.4上部高低压转换腔4.7高压被关闭，低压接通，完成一次工作循环。

摆动功能：主泵供给的液压油经O型中位三位四通换向阀2.2进入摆动油缸5，液压油推动空心活塞5.2前进或后退，与空心活塞5.2连接的斜齿轮在摆动缸体5.1的斜齿约束下，被迫旋转，从而把直线运动变成旋转输出轴5.3的正反向摆动旋转运动。

开孔功能：主泵供给的液压油经Y型中位三位四通换向阀2.4进入液压马达6.2驱动液压马达6.2旋转，液压马达6.2的输出轴与行星齿轮减速机的太阳轮使用花键连接，经两级行星齿轮减速，输出扭矩增加，再通过主输出轴6.4带动掘进头6.6旋转，通过高硬度截齿6.7不断切削障碍物进行开孔，因此开孔过程中切削下来的破碎物颗粒较小，可避免出现大块破碎物下落危害被困人员的安全问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。